基于食用菌菇渣為機插秧育苗基質(zhì)的堆肥研究

吉春明 黃年生 張小祥 吳政 袁靜 劉建鳳

摘? ? 要：為探索工廠化生產(chǎn)食用菌的菇渣替代傳統(tǒng)機插秧育苗基質(zhì)配方中的營養(yǎng)土，設(shè)計了菇渣+有機肥發(fā)酵劑和菇渣+尿素處理，以菇渣直接發(fā)酵堆肥為對照，對堆肥過程中各個時期溫度、水分、pH值、全氮、全磷、全鉀的變化進行測定，并以堆肥后的菇渣為基質(zhì)開展了機插秧育苗試驗。結(jié)果表明，在堆肥過程中，菇渣+有機肥發(fā)酵劑和菇渣+尿素處理較對照的堆體高溫期提前且高溫的持續(xù)時間延長，同時堆肥結(jié)束前溫度下降快;堆肥結(jié)束后，菇渣基質(zhì)中全氮、全磷和全鉀的含量均不同程度增加;結(jié)合物理特征和化學(xué)指標(biāo)，菇渣+有機肥發(fā)酵劑的堆肥效果最優(yōu);菇渣基質(zhì)機插秧育苗試驗表明，不同處理的菇渣基質(zhì)均適用于水稻機插秧育苗，菇渣+有機肥發(fā)酵劑和菇渣+尿素處理秧苗生長速度和生育進程快于對照。綜上，工廠化生產(chǎn)食用菌的菇渣作為機插秧育苗基質(zhì)可行，不同處理整體表現(xiàn)為菇渣+有機肥發(fā)酵劑>菇渣+尿素>對照。

關(guān)鍵詞：食用菌菇渣;機插育苗;基質(zhì);堆肥

中圖分類號：S141.4? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.08.016

Study on Compost from Edible Fungi Residue Used for Transplanting Seedlings Matrix

JI Chunming， HUANG Niansheng， ZHANG Xiaoxiang， WU Zheng， YUANG Jing， LIU Jianfeng

（Institute of Agriculture Science in Lixiahe Region of Jiangsu Province， Yangzhou， Jiangsu 225007， China）

Abstract： To explore the edible fungi residue produced by factory replacing the nutrient soil in the traditional formula of transplanting seedling， the experiment designed two treatments including edible fungi residue + organic fertilizer starter and edible fungi residue + urea， the direct fermentation compost of edible fungi residue was used as control，the changes of temperature， moisture， pH value， total nitrogen， total phosphorus and total potassium during composting were determined， and the mechanical transplanting seedling experiment was carried out with composted edible fungi residue as substrate.The results showed that compared with the control， the high temperature period was earlier and the high temperature duration was prolonged during the composting process in the two treatments， and meanwhile the temperature declined rate was accelerated before the end of composting.After composting， the contents of total nitrogen， total phosphorus and total potassium in edible fungi residue matrix increased in varying degrees.Combining physical characteristics and chemical indexes，the composting effect of edible fungi residue + organic fertilizer starter was the best.The seedling experiment showed that the substrate of different treatments were suitable for rice mechanical transplanting seedlings， and the growth rate and growth process of edible fungi residue + organic fertilizer starter and edible fungi residue + urea seedlings were faster than the control.In conclusion， edible fungi residue produced in factory is feasible as the seedling medium for transplanting seedlings by machine，the fermentation effects and seedling effects represented as edible fungi residue + organic fertilizer starter >edible fungi residue + urea > control.

Key words： edible fungi residue;machine transplanting seedling;substrate;compost

水稻為世界上最重要的糧食作物，也是我國糧食生產(chǎn)和消費中占主導(dǎo)地位的口糧作物。近年來隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展和農(nóng)業(yè)機械化進程的加速，水稻生產(chǎn)機械化水平穩(wěn)步提升[1]，水稻機械化生產(chǎn)，育秧是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)[2]，秧苗素質(zhì)的優(yōu)劣直接關(guān)系到水稻機械栽插的質(zhì)量及機插水稻的產(chǎn)量[3]。適宜機械化栽插要求的秧苗，需嚴(yán)格符合機械化作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，既要有利于減輕植傷，立苗活棵快，又有利于水稻高產(chǎn)。所以培育出苗整齊、個體健壯、供肥強度高、根系發(fā)達、盤根力強、無病斑蟲跡、易整齊切割成塊狀、栽后緩苗期短的秧苗，是機插秧技術(shù)成功推廣的關(guān)鍵[4]。

育秧的前提是合理選用苗床材料。傳統(tǒng)的營養(yǎng)土是取農(nóng)田表層土用于育秧，對于小規(guī)模低層次的育秧尚可，而對大規(guī)模育秧則存在費工費時、取土難且連年的取土造成耕作層土壤破壞以及大量高產(chǎn)良田表層土流失的問題，同時用苗床土育秧易產(chǎn)生水稻惡苗病、立枯病等病害[5]。常規(guī)土培育的秧苗質(zhì)量較差，秧齡的彈性也較小，很難培育出完全符合要求的健壯秧苗，這也是機械插秧水稻的最大弊端。為解決這些問題，研究人員發(fā)現(xiàn)采用基質(zhì)育秧替代傳統(tǒng)的營養(yǎng)土培肥育秧，能夠省時節(jié)工，既可減少取土對土層的破壞，又無病害傳染，可以有效克服上述問題[6]。當(dāng)前市場上代土育秧基質(zhì)按原料來源可分為無機基質(zhì)和有機基質(zhì)，無機基質(zhì)主要為用疏水、透氣的蛭石和膨脹珍珠巖等，有機基質(zhì)主要是秸稈、谷殼、沼渣等農(nóng)業(yè)廢棄物通過物理技術(shù)、微生物發(fā)酵等技術(shù)，結(jié)合水稻秧苗的需肥特點加入泥炭土開發(fā)而成[7]。然而降低育秧成本也是育秧基質(zhì)推廣的關(guān)鍵[8]，育秧成本主要包括兩方面：基質(zhì)成本和運輸成本，所以為了降低育秧成本，基質(zhì)的原材料最好能因地制宜，如果采用當(dāng)?shù)氐氖秤镁鷱U棄物來研制適于機插秧的、標(biāo)準(zhǔn)化的、專用的、全價的育秧基質(zhì)，不僅節(jié)省使用成本，減少操作成本，同時又能對食用菌廢棄物循環(huán)利用。這樣對機插秧的可持續(xù)生產(chǎn)具有重要的實踐意義，同時也具有較好的生態(tài)效益和經(jīng)濟效益。

食用菌菇渣是食用菌子實體采收后產(chǎn)生的培養(yǎng)基廢棄物[9]，近年來，在政府強農(nóng)惠農(nóng)政策的推動下，食用菌產(chǎn)業(yè)得到了迅猛發(fā)展，子實體采收后菇渣平均產(chǎn)生量大約是子實體的5 倍，年產(chǎn)生量巨大[10]。菇渣不但擁有孔隙度大、容重輕、持水性能優(yōu)良、透氣性好、含有豐富的有機物和多種礦質(zhì)元素等優(yōu)良性狀[11]，而且具有易降解、可再生的特點，收集成本低，是一種無土栽培的好材料。目前菇渣作為蔬菜[12]、瓜果[13-14]、煙草[15]等基質(zhì)的研究很多，且大多研究主要側(cè)重于堆肥應(yīng)用效果，然而作為機插秧育苗基質(zhì)堆肥工藝和參數(shù)控制的研究卻很少。江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所長期以來對培育壯秧進行了大量研究，20世紀(jì)90年代針對水稻旱育秧存在的技術(shù)難點，研制出干粉型水稻高吸水種衣劑（商品名為“旱育保姆”），在全國各地得到了迅速推廣應(yīng)用[16];21世紀(jì)初針對水稻機插秧育苗的瓶頸，研發(fā)了機插秧育苗專用肥“育苗伴侶”[17]，在江蘇、安徽、湖北、四川、云南等省大力推廣，應(yīng)用面積逐年擴大[18]。本試驗選用揚州市廣陵區(qū)上品食用菌專業(yè)合作社工廠化生產(chǎn)草菇的菌渣為有機材料，通過添加不同的發(fā)酵劑，探明堆肥發(fā)酵的效果，以期為食用菌菇渣基質(zhì)化應(yīng)用機插育秧基質(zhì)的工藝條件提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試菌 菌菇渣為揚州市廣陵區(qū)上品食用菌專業(yè)合作社工廠化栽培草菇的菇渣，新鮮、無霉、無蟲。堆肥前測定菇渣的理化指標(biāo)，其水分35.67%、pH值7.76、有機碳39.72%、全氮1.38%、全磷0.53%、全鉀1.89%，C/N指標(biāo)是29.27∶1。

1.1.2 供試發(fā)酵劑 發(fā)酵劑：有機肥發(fā)酵劑和尿素。有機肥發(fā)酵劑購于洛陽歐科拜克生物技術(shù)股份有限公司;尿素為市售，含氮量46%。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗時間及地點 試驗從2019年8月27日食用菌菌渣在試驗基地建堆開始，至2019年10月6日發(fā)酵結(jié)束。試驗地點在江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗基地。

1.2.2 菇渣發(fā)酵處理設(shè)計 試驗設(shè)計3 個處理：菇渣+有機肥發(fā)酵劑、菇渣+尿素、對照（菇渣），各處理組原料的配比見表1。

有機肥發(fā)酵劑菌種的激活：準(zhǔn)備干凈的塑料壺作為發(fā)酵容器，取0.33 kg的食用紅糖加入3.3 kg的無菌水中，攪拌溶化，加入有機肥發(fā)酵劑33 g，攪拌后裝入塑料壺，密閉發(fā)酵7 d，打開塑料壺蓋子聞到酸香味或酒糟味（此時pH值在4左右），菌種激活成功。將激活后的有機肥發(fā)酵劑與菇渣充分混合堆體發(fā)酵。

1.2.3 菇渣的堆制和發(fā)酵[19] 菇渣的預(yù)處理：8月23日運回的菇渣建堆前先用自來水噴淋兩次，除去菇渣內(nèi)的雜質(zhì)，降低電導(dǎo)率（EC），噴淋預(yù)濕2 d，讓菇渣浸透水分，再晾2 d，除去多余的水分。

菌渣的堆制：8月27日將預(yù)處理后的菇渣分別加入有機肥發(fā)酵劑或尿素攪拌均勻，水分控制在65%左右，即手握可成團，撒地可散。菇渣拌勻后建堆，料堆寬1.5 m，高1 m，長度依場地和菇渣的總量而定。建堆時將菇渣抖松，避免結(jié)塊。料堆建好后，四周拍實，堆頂拱起呈龜背狀。用木棍從堆體上方垂直向下打2 排直徑為5 cm的孔洞，在料堆的中1/3及2/3處打3 排直徑為5 cm左右的平行孔，孔道深度要達到料堆底部和料堆中心位置，利于堆體的有氧發(fā)酵。料堆建好后插上溫度計，每天分別測定各處理的料溫和室溫。

菇渣的發(fā)酵：建堆后料溫快速上升，當(dāng)溫度達到最高點開始下降時，進行第1 次翻堆，翻堆時再次將料抖松，把堆中心的料翻至周邊，周邊的料翻入中心。翻料結(jié)束后，再按照上面的方法建堆、打孔。待料溫再次達到最高點開始下降時，進行第2 次翻堆，翻堆方法同第1 次。共翻堆3 次。當(dāng)堆體溫度與環(huán)境溫度趨于一致，菇渣色澤均勻呈棕褐色，質(zhì)地疏松，無氨味和臭味，堆肥結(jié)束。

1.2.4 測定內(nèi)容及方法 樣品的采集：各處理的菇渣從建堆至發(fā)酵結(jié)束每天早晚觀測料溫的變化;建堆、第1 次翻堆前、第2 次翻堆前、第3 次翻堆前、堆肥結(jié)束時分別取樣，取樣方法為從堆體上中下各分4 點采樣，每點取樣約250 g，采樣1 kg后，混合并及時帶回實驗室，粉碎再混合，取一定量用于基質(zhì)水分、pH值檢測，剩余的樣品烘干粉碎器粉碎至100 目，用于C、N、P、K指標(biāo)的檢測。

測定方法：采用烘干法測定各處理的水分;電位法測定各處理pH值;重鉻酸鉀外加熱法測定各處理碳含量;H2SO4-H2O2消煮法測定各處理中的總氮;鉬銻抗比色法測定各處理中的總磷;火焰光度法測定各處理中的總鉀[20]。

1.2.5 堆肥基質(zhì)的育秧試驗 供試品種為‘揚粳4227，千粒質(zhì)量29.31 g，發(fā)芽率92.5%，選用機插秧育秧常用軟盤（內(nèi)尺寸長度58 cm，寬度28 cm，高度2.5 cm）作為試驗秧盤，每盤播種量為干稻種120 g。3個處理的堆肥基質(zhì)分別加入江蘇里下河地區(qū)農(nóng)科所研制的機插秧育苗專用肥“育苗伴侶”（l5 g·盤-1），充分混勻，試驗為單因素隨機區(qū)組設(shè)計，3 次重復(fù)。在播種后20 d，每個處理分別切取10 cm×10 cm的秧塊1 個，從中選取秧苗20 株，測定其株高、葉齡、莖基粗等生物學(xué)性狀;再取秧苗100 株，將根系剪下，莖葉、根系分別放入烘箱中105 ℃烘1 h殺青，繼而在烘箱60 ℃條件下烘干至恒質(zhì)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 堆肥過程中溫度的變化

堆肥中溫度的變化是堆肥進度的重要參數(shù)，同時也體現(xiàn)了堆體中微生物活動和發(fā)酵的進程。由圖1可知，整個堆肥過程分別于第9，18，27天進行了3次翻堆，3個處理在每一次翻堆和調(diào)濕前均呈現(xiàn)先升溫后降溫的單峰趨勢。其中，第一次翻堆和調(diào)濕前3個處理的堆體溫度上升速率表現(xiàn)為菇渣+有機肥發(fā)酵劑>菇渣+尿素>對照，前二者于第7 天時溫度達到第一個峰值，分別為65，63 ℃，而對照于第8天達峰值，為57 ℃，然后溫度逐漸下降;在第一次翻堆和調(diào)濕后，溫度隨著每一次翻堆呈波動下降的趨勢，至第3次翻堆后最終下降至29～32 ℃，在此期間溫度下降速率表現(xiàn)為菇渣+有機肥發(fā)酵劑>菇渣+尿素>對照，3個處理分別在第37，38，40 天溫度下降至35 ℃。綜合說明，與對照相比，有機肥發(fā)酵劑和尿素有助于菌渣堆體的快速升溫，縮短了達到高溫期的時間，同時亦有助于堆體的快速降溫，可以縮短堆肥的時間，且添加有機肥發(fā)酵劑的處理優(yōu)于添加尿素的處理。

2.2 堆肥過程中水分的變化

如圖2所示，3 個處理建堆時水分含量均調(diào)節(jié)在65.43%～66.87%之間，整個堆肥過程含水量呈逐漸下降的趨勢，其中除初始含水量外的其他各時間段3個處理的含水量基本均表現(xiàn)為菇渣+有機肥發(fā)酵劑<菇渣+尿素<對照，說明添加有機肥發(fā)酵劑或尿素的處理失水快于對照，這應(yīng)該與發(fā)酵溫度二者高于對照相對應(yīng)，即相對的高溫促進了水分散失，至第41 天發(fā)酵結(jié)束時3個處理的含水量在43.81%～45.32%之間。

2.3 堆肥過程中pH值的變化

pH值是評價菇渣堆肥基質(zhì)酸堿壞境的一項重要指標(biāo)，也是堆肥過程中影響微生物活動的重要因素。由堆肥中pH的變化情況（圖3）可知，菇渣+有機肥發(fā)酵劑、菇渣+尿素、對照的初始pH值分別為7.68，7.73，7.66。堆肥過程中，添加有機肥發(fā)酵劑處理的pH值呈先下降后上升再下降的趨勢，其pH值在除初始值外的各時間段均低于對照和添加尿素的處理;添加尿素的處理pH值呈先升后降的趨勢，這是由于添加尿素后隨著堆溫的升高菌群活動加快，產(chǎn)生的氨態(tài)氮增加，從而使堆肥初期pH值升高，但是第1 次翻堆后，溫度進一步升高，微生物活動受阻，氨態(tài)氮含量減少，pH也隨著降低，這與趙青松等[21]的研究結(jié)果相似;對照呈緩慢下降的趨勢，其pH值在除初始值外的各個時間段均介于其他兩個處理之間。其中對照和添加有機肥發(fā)酵劑的處理主要是隨著有機物的分解產(chǎn)生有機酸使物料的pH值呈下降趨勢，而后者因后期發(fā)酵菌群分解堆肥過程中產(chǎn)生的有機酸導(dǎo)致堆肥后期pH值又出現(xiàn)緩慢上升。堆肥結(jié)束后，上述3個處理的pH值分別為7.34，7.51，7.41，均達到了工廠化食用菌菌渣發(fā)酵生產(chǎn)基質(zhì)pH值在6.5～7.5的要求[19]。

2.4 堆肥過程中碳氮比的變化

碳氮比的變化是反映堆肥腐熟的重要指標(biāo)，通常認為，堆肥開始時C/N最佳范圍為25～35∶1，堆肥腐熟時C/N為15～20∶1，16∶1最佳，建議采用T值=（終點C/N）/（初始C/N）來評價堆肥的腐熟度，并認為當(dāng)T值在0.5～0.7時堆肥成功[22]。由圖4可見，堆肥前菇渣+有機肥發(fā)酵劑、菇渣+尿素、對照的C/N分別為28.78，26.63，28.78，堆肥過程中各處理的C/N總體變化呈下降趨勢，堆肥至41 d，3個處理的C/N分別為15.02，16.53，15.87，達到腐熟的T值分別是0.52，0.62、0.55，基本上均已腐熟，符合堆肥成功的評判標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 堆肥過程中全氮、全磷、全鉀和外觀的變化

由表3可知，各處理在堆肥過程中全氮、全磷、全鉀均較堆肥開始時有不同程度的增加，其中菇渣+有機肥發(fā)酵劑、菇渣+尿素、對照全氮分別增加了0.11，0.14，0.05百分點，全磷分別增加了0.18，0.13，0.11百分點，全鉀分別增加了0.24，0.16，0.12百分點。其原因可能是堆肥過程中微生物分解了有機物，使堆肥原料的體積和質(zhì)量減少而產(chǎn)生的濃縮效應(yīng)。堆肥第1天，三組處理氮、磷、鉀的總養(yǎng)分分別為3.70%，3.75%，3.69%，堆肥結(jié)束后三組處理的氮、磷、鉀的總養(yǎng)分分別為4.12%，4.09%，3.93%，說明添加發(fā)酵劑對提高堆肥中全氮、全磷、全鉀的含量效果更明顯。

堆制41 d后，從外觀看，3 個處理的堆肥均呈褐色，無臭味、無氨味，質(zhì)地松軟，手抓成形，手松即散，顆粒較細，完全腐熟。根據(jù)物理特征和化學(xué)指標(biāo)，接種有機肥發(fā)酵劑的處理腐熟效果最好。

2.6 腐熟后的菌渣基質(zhì)育秧試驗結(jié)果

由表3可知，不同處理秧苗株高、葉齡、莖基粗、地上百株干質(zhì)量均表現(xiàn)為菇渣+有機肥發(fā)酵劑>菇渣+尿素>對照，地下百株干質(zhì)量表現(xiàn)為菇渣+尿素>菇渣+有機肥發(fā)酵劑>對照，表明添加有機肥發(fā)酵劑和尿素制作的腐熟菌渣基質(zhì)有助于促進秧苗生長并加快生育進程。菌渣育秧秧苗根系比較發(fā)達，盤根多，秧苗易分離，利于機插，完全符合水稻機插秧育苗的壯秧指標(biāo)[23]。

3 結(jié) 論

本研究結(jié)果表明，菇渣中分別添加有機肥發(fā)酵劑或尿素的堆肥處理，有利于堆體溫度的快速上升，且高溫的持續(xù)時間延長，堆肥結(jié)束前溫度下降也快，縮短堆肥的時間。堆肥結(jié)束后，3個處理的含水量在43.81%～45.32%之間，pH值分別為7.34，7.51，7.41，腐熟度的T值在0.5～0.7之間，全氮、全磷和全鉀的含量均不同程度增加，全氮分別增加了0.11，0.14，0.05百分點，全磷分別增加了0.18，0.13，0.11百分點，全鉀分別增加了0.24，0.16，0.12百分點，表明堆肥已經(jīng)腐熟。結(jié)合物理特征和化學(xué)指標(biāo)，堆肥效果菇渣+有機肥發(fā)酵劑>菇渣+尿素>對照。

在本試驗條件下，采用工廠化生產(chǎn)草菇的菇渣堆肥基質(zhì)對機插秧育苗是可行的，對其它種類的菇渣、菇渣的處理方式、機插秧苗地上部分和根系更加協(xié)調(diào)生產(chǎn)的菇渣添加比例等問題還有待進一步研究。

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